Рис. 11. Общий вид кулиссного парораспределительного механизма Гейзингера. Для экономии места рисунок разделен на две части: вверху изображено ведущее колесо, кулисса, внизу — крейцкопф, эксцентрик опережений.
У кривошипа и связанного с ним шатуном поршня есть два положения, которые необходимо отметить, именно, когда поршень занимает переднее или заднее крайнее положение в цилиндре, а палец кривошипа и шатун находятся на линии штока, соединяющей центр оси колеса с центром поршня; при таком положении кривошипа, называемом мертвой точкой, пар не может привести в движение колеса, так как шатун только прижимает в этом положении ось колеса к подшипнику, в котором она должна вращаться; надо сдвинуть хоть чуть-чуть колесо с мертвой точки, чтобы кривошипный механизм мог снова действовать. В паровозе это достигается тем, что обе его машины и правая и левая действуют на одну пару колес, т.-е. на одну ось; колеса паровоза, наглухо надетые на оси, вращаются вместе с ними; ось, на которую действуют посредством кривошипного привода машины паровоза, называется ведущей осью, и два колеса ее тоже называются ведущими, потому что они «ведут» паровоз; для избежания остановок поршней машин в «мертвых» точках, кривошипы ведущих колес установлены в разных положениях — под прямым углом один к другому: когда кривошип правой машины приходит в переднюю или заднюю мертвую точку, кривошип левой машины занимает в первом случае верхнее положение, во втором нижнее положение, а в обоих этих положениях поршень действует на плечо кривошипа с наибольшим эффектом и сдвигает правый кривошип с мертвой точки; не трудно понять, что в то время как левый кривошип попадет в «мертвое» положение, правый окажется в наиболее деятельной точке и сдвинет левый с мертвой точки; благодаря этой взаимной связи машин паровоза, нет такого положения поршней и кривошипов, при котором машина не могла бы стронуться, раз только машинист открыл регулятор и пустил тем самым пар в золотниковые коробки обеих машин.
Из золотниковых коробок пар пропускается в цилиндры золотниками то с одной стороны, то с другой. Посмотрим теперь, как и чем движутся золотники. Так как золотники распределяют пар, то приводы для их движения называют «парораспределительными механизмами». Есть несколько устройств-парораспределения для паровозов.
На нашем паровозе парораспределение Гейзингера или, как иногда короче говорят, «кулисса Гейзингера» по названию существенной части этого привода. Кулисса Гейзингера состоит из нескольких связанных между собою тяг и рычагов, игрой которых вы любовались со стороны во время хода паровоза. Они то скрещиваются, то расходятся, движутся то в одну, то в разные стороны, одни скользят, другие качаются и хотя глаз сразу ловит многократное повторение движений, но общую картину его усваивает с трудом — глядя со стороны кажется, что движение кулиссного механизма мудрено и непостижимо. Чтобы показать, что это не так, что, напротив, парораспределительный механизм паровоза прост и доступен пониманию, мы расчленим его движение на части, чтобы затем вернуться ко всей картине движения в целом.
Парораспределительный механизм, или коротко «кулисса Гейзингера», представляет собою сочетание нескольких тяг (штанг) и рычагов, получающих свое движение от поршня и от связанного с ним посредством шатуна и кривошипа ведущего колеса. Движение кривошипа нам достаточно знакомо: центр его пальца, а стало-быть и конец надетого на палец шатуна, совершают круговые движения вокруг центра колеса, конец же шатуна, соединенный шарниром с крейцкопфом, движется прямолинейно взад и вперед от одного мертвого положения до другого. Прежде чем приступить к разбору «кулиссы Гейзингера», нам нужно ознакомиться с некоторыми простыми свойствами рычага. У двуплечего рычага точка опоры, или ось вращения в шарнирном соединении, помещается между концами, а у одноплечего на конце его. При движении рычага вокруг его оси концы его движутся по окружности, как и любая из отмеченных на рычаге точек, и чем дальше возьмем от оси рычага на нем точку, тем бо́льший путь они описывают, и наоборот. В рычаге первого рода точки, отмеченные на разных его концах, движутся при вращении рычага в разные стороны, а в рычаге второго рода — в одну сторону. Само собой понятно, что в рычаге первого рода, т.-е. двуплечем, точки любого его плеча, лежащие по одну сторону от точки опоры (оси), можно считать точками рычага второго рода: они движутся в ту же сторону, как и конец рычага. Эти известные из курса физики свойства рычагов дают нам способ приложить их для перемены направления движения и для уменьшения его размаха. Если рычаг при движении какой-нибудь машины качается между двумя крайними положениями, то мы можем занимать движение в разных расстояниях от оси качания и с той, или иной стороны ее; вот почему мы можем, пользуясь рычагом, перемещать золотник помощью тяги, укрепленной шарниром в избранной точке рычага, в желательном для нас направлении и на заданную величину.